差向异构体

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中国农业大学食品学院生物化学课后习题答案

第二节单糖(monosaccharides)

单糖的种类很多，单糖在结构上、性质上差异不少，但也有许多共同之处。

从数量上讲以葡萄糖(gluco)最多，分布也最广，其中葡萄糖结构具有代表性。

一、单糖的分子结构

（一）链状结构

1、葡萄糖链状结构的确定：

元素组成：经验式为CH2O

测定分子量：180

1）葡萄糖能被纳汞齐作用还原成山梨醇，而山梨醇是右边结构从而证明了六个碳原子连成了一条直链。

2）葡萄糖能和福林试剂（醛试剂）反应：证明其分子式中含有醛基。（-COH）

3）葡萄糖和乙酸酐反应产生五个和乙酰基之的衍生物，证明糖分子中有五个羟基。（-OH）

2、葡萄糖的构型(configuration)

1）不对称碳原子的概念：

一个碳原子和四个不同的原子或基团相连时，并因而失去对称性的四面体碳，也称手性碳原子、不对称中

心

或手性中心，常用C*表示。

2）构型

不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向。

这种取向形成两种而且只有两种可能的四面体形式，即两种构型

如甘油醛把羟基在左边规定为L-型，羟基在边右规定为D型。

甘油醛从糖的定义上判断是最简单的单糖

凡在理论上由D-甘油醛衍生出的单糖为D-系单糖，由L-甘油醛衍生出的糖为L-系单糖。

天然的单糖大多只存在一种构型，例如葡萄糖、果糖(fructo)、核糖(ribo)都是D-系单糖。

3、与链式结构相关的概念：

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镜象对映体(antipode)：两类物质彼此类似但不同它们互为镜像但不能重叠这两类结构相化合物称为一对

对

映体。

2）差向异构体(epimers)：仅一个对称碳原子构型不同，二镜向非对映体的异构物称为差向异构体。

3）旋光异构现象和旋光度：当光波通过尼克梭镜时，由于尼克梭镜(nicolprism)的结构,通过的只是某一

平面

振动的光波，光波其他方向的都被遮断这种称为平面偏振光。

当它通过具有旋光性质某异构物溶液时，则偏振面会向左旋转或者向右偏转。

旋光度是作是旋光物质的一种物理性质，它在一定的条件下是一个常数。（条件、温度、浓度、而波长、

旋

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光管的长度加以固定）

旋光度常用旋光率(specificrotation)表示。

4）手性与旋光性

旋光性与分子内部的结构有关

分子内若存在对称元素如，对称面、对称中心或四重交替之一的，都可以和它的镜像重合，没有旋光性

分子内若不存在对称元素，不能和它的镜像重合，都有旋光性。这种分子称手性分子。

手性与旋光性是一对孪生子。

5）构型与旋光方向的区别:

虽然使平面偏振光右旋（+）和左旋（-）的甘油醛分别规定为D-型、L-型。在投影式中左边为L-型、右边

为D-型。

但针对单糖结构而言，D与+、L与-并无必然联系。

例如，D-葡萄糖和D果糖的旋光方向分别为+和-，而L-葡萄糖和L-果糖的旋光方向均为-。构型与旋光方向

是两个概念

（二）环状结构

1、环状结构的提出：链式结构无法解释以下现象

1）缺少希夫反应，不能被漂白了的品红出现红色。

2）醛类能和亚硫酸钠加成反应而葡萄糖不能。

3）不能与两分子醇反应，形分子与一分子醇反应形成半缩醛。

4）存在变旋现象。

鉴于此，r提出了葡萄糖的分子环状结构学说：

即C5-OH与C1CHO形成15氧桥

th修正后提出用透视式表达糖的结构。

2、单糖的α-型和β-型

环状结构中由于链内的缩醛反应第一碳原子是不对称状态，与其相连的氢亲和羟基的位置有两种可能的排

列

方式，因而有两种构型。

半缩醛羟基在平面以下为α-型，在平面以上为β-型。二者互为异头体(anomer)。

3、环状结构与链状结构的关系：

二者是同分异构体，而环状结构更为重要。

在晶体状态和水溶液中绝大部分是环状结构，在水溶液中而是可以互变

（三）葡萄糖的构象(conformation)：

指一个分子中，不改变共价键的结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子间的空间排布。

一种构象的改变为另一种构象时不要求共价键的断裂和重新形成。

葡萄糖的环状结构中各原子不同在一个平面上而折成船式和椅式两种无张力的环。

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其中以椅式主要，而船式极少。

随着温度的升高船式比例相应增加，建立两种构象间的平衡

二、单糖的性质

（一）物理性质：

1、旋光性：一切糖内都有不对称碳原子，都具有旋光性。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。

2、甜度：各种糖的甜度不一，常以蔗糖的甜度为标准进行比较

3、溶解度：单糖分子有多个羟基，增加了他的水溶性，尤其在热水中的溶解度极大。但不溶于乙醚、丙酮

等有

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机溶剂。

（二）单糖的化学性质：

单糖是多羟基的醛或者酮，以上三种基团均能参加反应。

1、醛基或酮基参加的反应：

1）单糖氧化：

碱性溶液中，醛基或者酮基变成非常活泼的烯二醇，具有还原性，能还原金属离子如Cu2+等离子。

同时糖本身得以氧化成糖酸及其他产物。

例如血糖的定量测定计根据此原理。

血液中的还原糖与解已经硫酸铜共热，产生氧化亚铜糖酸于酸性的钼酸盐反应产生蓝色化合物。

蓝色的深浅同糖含量成正比

2）单糖还原：醛基和酮基被还原成醇，如：在纳汞齐的作用下生成山梨醇

3）成脎作用：醛基和酮基与苯肼、HCN、羟胺等起加合作用。

4）异构化作用：葡萄糖、果糖和甘露糖山者通过烯醇式可以互相转化。

2、由羟基产生的性质：单糖有半缩醛羟基和醇性醛基两类可以发生以下几类反应。

1）酯化反应：

生物化学上重要的糖脂是磷酸酯、是糖代谢的中间产物活性形式

2）成苷作用：

单糖半缩醛羟基很容易与醇或酚的羟基反应失水而形成缩醛式衍生物，通称糖苷。

由于单糖有两种形式α型、β型，故有两种糖苷α和β

3）脱水作用：单糖与盐酸作用即产生脱水作用糖醛能与酚类化合物产生结构尚不明了的各种有色物质。

4）氨基化作用：单糖分之中的羟基被氨基取代称为糖胺。

自然界存在的自然界的氨基糖多以以乙酰氨基糖的形式存在如

5)脱氧作用：单糖羟基之一失去氧即成脱氧核糖如使藻类糖蛋白的成分。

复习方法

如果细心对比一下历年的专业课考题，我们就会发现考研专业课考试的重复性很强，虽然题量和题型可能

会有一些的改动，但是每年考试的命题重点基本上不会有太大的变化。所以要想在专业课的竞争中获得胜

利，建议广大考生第一步就是要搜集专业课历年考试资料和最新信息，标准就是要“准”和“全”。

第一，有效地收集专业课辅导资料

专业课的资料主要包括专业辅导书、课程笔记、三人行辅导班笔记以及最重要的历年试题。如果这些都搜

集全的话，就可以踏踏实实的开始复习了。专业辅导书是复习的出发点，所有的考试的内容都是来源如此，

但是通常专业辅导书都是又多又厚的，所以要使我们复习的效率最大化，就要运用笔记和历年试题把书本

读薄。如前所述，专业课试题的重点基本上不会有太大的变动，所以仔细研究历年试题可以帮助我们更快

的掌握出题点和命题思路，并根据这些重点有的放矢的进行复习，这样可以节省很多复习的时间。

市场上有很多关于历年考研真题解析的书籍，建议大家去看一些考研专业课辅导名师的著作，毕竟只有他

们才有能力充分洞察历年考研的最新变化以及考研命题规律。

考研时各种各样的信息，如三人行辅导班，参考书，以及最新的考研动态，并不是一个人就能顾及到的，

在一些大的考研网站上虽然可以获得一些信息，但是有关的专业的信息还是来自于学校内部同学之间的交

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流，毕竟考生大部分的时间还是要放在学习上。专业课信息最重要的来源就是刚刚结束研究生考试的的研

究生一年级学生，由于他们已经顺利通过考试，所以他们的信息和考试经验是最为可靠的。笔记和历年试

题都可以和认识的师兄师姐索取，或者和学校招生办购买。由于专业课的考试是集中在一张试卷上考查很

多本书的内容，所以精练的辅导班笔记就比本科时繁多的课程笔记含金量更高。考生最好能找到以前的三

人行辅导班笔记，或者直接报一个专业课考研辅导班，由专业课的老师来指导复习。另外，也可以尝试和

师兄师姐们打听一下出题的老师是谁，因为出题的老师是不会参加辅导的，所以可以向出题的老师咨询一

下出题的方向。

第二，专业课的具体复习方法

专业课的内容繁多，所以采用有效的复习的方法也显得尤为重要。任何一个会学习的学生，都应该是会高

效率地学习的人。与其为了求得心理上的安慰“小和尚念经”般的在桌边捱过“有口无心”的半天时间，

还不如真正有效的学习两个小时，用其余的时间去放松自己，调节一下，准备下一个冲刺。每个人都有自

己的生物钟，十几年的学习生活，你一定很清楚自己在什么时候复习效果最好，要根据自己的情况来合理

安排时间。通常都是把需要背记的内容放在每天精力最旺盛的时候，且每门持续背诵的时间不能安排地过

长。

专业课的许多知识都要以记忆为基础。记忆的方法，除了大家熟悉的形象记忆法，顺口溜等之外，还有就

是“阅读法”，即把需要记忆的内容当作一篇故事，就像看故事一样看他几遍，记住大概的“情节”，每

次重复看时就补上上次没记住或已经忘记的部分。这样经常看就会慢慢记住了，而且记地很全面。因为现

在专业课考试的题目很少有照搬书本上的答案，大部分的题都要求考生自己去归纳分析总结，所以对书上

的知识有一个全面整体的了解，对考试时的发挥很有帮助；另一种是“位置法”即以段落为单位，记住段

落的前后位置。看到相关题目时，那一页或几页书就会出现在脑海里，使人在答题中不会遗漏大的要点。

这两种方法都能让你全面整体的掌握课本的知识。

在这之后要做的就是提纲挈领，理出一个知识的脉络。最好的办法就充分利用专业课参考书的目录，考生

可以在纸上把每一章的小标题都列上，再把具体每一个标题所涉及的知识一点点地回忆出来，然后再对照

书，把遗漏的部分补上，重点记忆。这样无论考查重点或是一些较偏的地方，我们都能够一一应付。但是

对于概念这种固定化的知识点，就要在理解的基础上反复记忆，默写也不失为一种好的方法。我们很多同

学都是不大喜欢动手，可能他们会默背或小声朗读要背记的内容几个钟头，但是不愿意写半个小时。殊不

知古人所说的“眼过千遍，不如手过一遭”这句话还是很有道理的。

第三，协调专业课和公共课的关系

在考研的初始阶段，可以把大部分时间都分配给数学和英语，但是在考研的后期，专业课复习的时间就要

逐渐的增加。一天只有24小时，考生要在保持精力，即在保持正常休息的前提下，最大限度的利用时间，

合理的安排各项复习内容。这时就要考虑把时间用在哪一科上或是具体那一科的哪一部分才能取得最大的

收益。大凡高分的考生，他们的专业课的成绩都很高。因为对于考生来说，政治和英语的区分度并不是很

大，要提高几分是需要花费大量时间和精力的，而且在考试时还存在着许多主观的因素。但是专业课由于

是各校内的老师出题，每年的重点基本不会变化，如果搜集到历年真题以及辅导班的笔记，多下些功夫，

想要得高分并不是难事。

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